一种氨覆盖率参考目标动态产生器设计方法技术

本发明专利技术公开了一种氨覆盖率参考目标动态产生器设计方法，主要发明专利技术内容包括接收尿素SCR系统的状态；由NOx排放限值得到氨覆盖率下界；由NH3排放限值得到氨覆盖率上界；求得氨覆盖率参考目标。本发明专利技术提出的氨覆盖率参考目标动态产生器设计方法，能够根据实时状态动态生成氨覆盖率参考目标，同时考虑到了排放限值和系统老化程度。

A Design Method of Reference Target Dynamic Generator for Ammonia Coverage

【技术实现步骤摘要】
一种氨覆盖率参考目标动态产生器设计方法
本专利技术属于尿素SCR排放后处理系统状态估计控制
，具体涉及一种氨覆盖率参考目标动态产生器设计方法。
技术介绍
随着全世界范围内针对NOx排放越来越严格的法规出台，多种为降低NOx的排放后处理系统面世了。这些技术就包括尿素选择性催化还原(SCR)系统。在我国，目前的实际国情是燃油中硫含量较高，而且许多种排放控制技术推广都受到限制。所以，凭借其对硫的敏感性较低的特性，尿素SCR排放后处理技术在我国的发展更具优势。尿素SCR技术的基本原理是利用NOx与氨(NH3)之间的氧化还原反应，而所用的氨一般都来源于32.5％的尿素溶液(添蓝溶液)。虽然氨能够还原NOx，但其较高的排放也是对人体有害的，并且有着刺鼻的气味。为实现较高的NOx转化效率，要有充分的氨作为还原剂；但是，这一点反过来会增加氨的逃逸量，这一矛盾成为了尿素SCR系统研究面临的主要挑战之一。目前更为普遍的共识是，通过改进尿素喷射控制技术达到上述目标，是一种较便捷且经济的方法。一部分尿素喷射反馈控制是基于NOx传感器的，但NOx传感器对氨有交叉敏感性。最近，德尔福公司推出了NH3传感器，但由于其还未被量产，在实际的工业应用中很少用到。这就使得单独的NOx和NH3反馈都很难达到理想的控制目的。于是，有学者提出了一种综合的反馈方法，即以氨覆盖率为反馈控制目标。但是，氨覆盖率参考目标很难确定。尽管针对此问题，有学者已经提出了一些方法。但当前的氨覆盖率参考目标问题，依然面临以下挑战：1、根据尿素SCR系统的实时状态动态生成氨覆盖率参考目标；2、氨覆盖率参考目标的产生考虑排放限值。3、氨覆盖率参考目标的产生考虑系统老化程度。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提出一种氨覆盖率参考目标动态产生器设计方法，能够根据实时状态动态生成氨覆盖率参考目标，同时考虑到了排放限值和系统老化程度。本专利技术提出的一种氨覆盖率参考目标动态产生器设计方法，其特征在于包括以下步骤：一、建立面向控制的两核八阶尿素SCR系统模型：其中：表1和表2分别显示了模型中所有常量和变量的相关定义及参数名义参考值，表1常量命名法表2变量命名法单核尿素SCR系统结构能够大致表述系统化学反应；然而，要想精确地描述尿素SCR系统化学反应动态特性，级联的多核结构是必不可少的；而且，有学者经过试验验证指出，至少需要两核结构，为了更好地描述尿素SCR系统沿催化器轴向的状态分布特性，同时对模型复杂程度保持一个可操作的水平，本专利技术提出一种由主从两个单元构成的模型，基于公式(1)的单核模型和气体成分的流量与浓度关系公式(3)，提出了一个面向控制的两核八阶尿素SCR系统模型，如公式(4)所示：二、由排放限值动态生成氨覆盖率参考目标本专利技术假设尿素SCR系统处在较好的热管理控制条件下，氨覆盖率的上界需求总会比下届需求高，为了推导出氨覆盖率的参考目标的上下界，由公式(4)可以推导出部分NOx，NH3的浓度动态如下：由于和的动态变化要比的动态更快，公式(5)可以推导得到：由于本专利技术提出NOx转化率在92％以上，根据公式(6a)和(6b)可以得到不等式：其中，被定义为8％的由公式(7)可以得到氨覆盖率的下界为：其中，本专利技术提出的氨逃逸限值为由公式(6c)可得：为了同时满足上限和下限的要求，即同时满足较高的NOx转化率和较低的氨逃逸，可以将氨覆盖率参考目标定义为：为了考虑到尿素SCR系统老化程度对状态的影响，最终实时调整的氨覆盖率参考目标为：其中，α为系统老化因子。本专利技术的优点和技术效果是：1、能够根据尿素SCR系统的实时状态动态生成氨覆盖率参考目标；2、氨覆盖率参考目标的产生考虑到了排放限值。3、氨覆盖率参考目标的产生考虑到了系统老化程度。附图说明图1是一种氨覆盖率参考目标动态产生器设计方法流程图。图2是一种氨覆盖率参考目标动态产生器控制效果图。具体实施方式本专利技术提出的一种氨覆盖率参考目标动态产生器设计方法，其特征在于包括以下步骤：一、建立面向控制的两核八阶尿素SCR系统模型：其中：表1和表2分别显示了模型中所有常量和变量的相关定义及参数名义参考值，表1常量命名法表2变量命名法单核尿素SCR系统结构能够大致表述系统化学反应；然而，要想精确地描述尿素SCR系统化学反应动态特性，级联的多核结构是必不可少的；而且，有学者经过试验验证指出，至少需要两核结构，为了更好地描述尿素SCR系统沿催化器轴向的状态分布特性，同时对模型复杂程度保持一个可操作的水平，本专利技术提出一种由主从两个单元构成的模型，基于公式(1)的单核模型和气体成分的流量与浓度关系公式(3)，提出了一个面向控制的两核八阶尿素SCR系统模型，如公式(4)所示：二、由排放限值动态生成氨覆盖率参考目标本专利技术假设尿素SCR系统处在较好的热管理控制条件下，氨覆盖率的上界需求总会比下届需求高，为了推导出氨覆盖率的参考目标的上下界，由公式(4)可以推导出部分NOx，NH3的浓度动态如下：由于和的动态变化要比的动态更快，公式(5)可以推导得到：由于本专利技术提出NOx转化率在92％以上，根据公式(6a)和(6b)可以得到不等式：其中，被定义为8％的由公式(7)可以得到氨覆盖率的下界为：其中，本专利技术提出的氨逃逸限值为由公式(6c)可得：为了同时满足上限和下限的要求，即同时满足较高的NOx转化率和较低的氨逃逸，可以将氨覆盖率参考目标定义为：为了考虑到尿素SCR系统老化程度对状态的影响，最终实时调整的氨覆盖率参考目标为：其中，α为系统老化因子。本专利技术提出的一种氨覆盖率参考目标动态产生器设计方法，具体实施方式如图1所示，包括以下几个步骤：1)接收尿素SCR系统的和T信号以及系统老化因子α；2)由NOx排放限值得到氨覆盖率下界3)由NH3排放限值得到氨覆盖率上界4)动态生成氨覆盖率参考目标在瞬态测试循环下，具体的控制效果如图2所示。氨覆盖率参考目标“idealtarget”，在整个瞬态循环测试区间内，始终处于氨覆盖率下界“minimumlimit”和氨覆盖率上界“maximumlimit”之间。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氨覆盖率参考目标动态产生器设计方法，其特征在于包括以下步骤：一、建立面向控制的两核八阶尿素SCR系统模型：

【技术特征摘要】
1.一种氨覆盖率参考目标动态产生器设计方法，其特征在于包括以下步骤：一、建立面向控制的两核八阶尿素SCR系统模型：其中：表1和表2分别显示了模型中所有常量和变量的相关定义及参数名义参考值，表1常量命名法表2变量命名法单核尿素SCR系统结构能够大致表述系统化学反应；然而，要想精确地描述尿素SCR系统化学反应动态特性，级联的多核结构是必不可少的；而且，有学者经过试验验证指出，至少需要两核结构，为了更好地描述尿素SCR系统沿催化器轴向的状态分布特性，同时对模型复杂程度保持一个可操作的水平，本发明提出一种由主从两个单元构成的模型，基于公式(1)的单核模型和气体成分的流量与浓度关系公式(3)，提出了一个面向控制的两核八阶尿素SCR系统模型，如公式(4)所示：二、由排...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵靖华，董延华，周伟，谭振江，李亮，
申请(专利权)人：吉林师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22